Vienas iš neatsakytų klausimų apie galaktikų evoliuciją yra susijęs su dujų kiekiu ir žvaigždžių amžiumi. Stebėjimai rodo, kad jaunos spiralinės galaktikos yra kupinos jaunų žvaigždžių, taigi atrodo mėlynos, o senose eliptinėse žvaigždės irgi yra senos, taigi galaktikos parausta. Tai reiškia, kad kažkuriuo galaktikos evoliucijos metu didžioji dalis joje esančių dujų yra išstumiamos tolyn, o likusių nebepakanka aktyviai žvaigždėdarai palaikyti. Koks procesas išstumia tas dujas? Teorijų yra keletas, o tarp jų išsiaiškinti gali padėti nauji ALMA teleskopo rezultatai, apie kuriuos buvo pranešta praeitą savaitę.

Tam, kad dujos išlėktų iš galaktikos, joms reikia arba suteikti labai didelį spindulinį (t.y. nukreiptą tolyn nuo centro) greitį, arba smarkiai pakelti temperatūrą. Ir vieną, ir kitą pokytį sukelti gali tik du procesai: intensyvi žvaigždėdara ir/arba supermasyvios juodosios skylės aktyvumas. Žvaigždėdaros atveju jaunos masyvios žvaigždės skleidžia daug ultravioletinės ir rentgeno spinduliuotės, kuri efektyviai pakelia aplinkinių dujų temperatūrą ir leidžia joms plėstis; po keleto milijonų metų energijos ima pridėti ir supernovų sprogimai. Taip pat ir masyvių žvaigždžių vėjai, ir supernovų sprogimai didele jėga stumia tarpžvaigždinę medžiagą, taigi gali ją išpūsti. Juodųjų skylių atveju situacija panaši: energijos dujoms suteikia rentgeno spinduliuotė, o didele jėga jas veikia nuo akrecinio disko sklindantis vėjas ir materijos čiurkšlės. Klausimas, kuris iš šių dviejų procesų (žvaigždėdara ar juodosios skylės aktyvumas) ir kuris proceso pasireiškimo būdas (jėga ar energija) yra svarbesnis išstumiant dujas iš galaktikos. Analitiniai skaičiavimai rodo, jog iš principo veiksmingi galėtų būti visi efektai.

Čia į pagalbą ateina stebėjimai. Yra žinoma, jog galaktikos iš paraudonuoja netrukus po susiliejimo su kita panašaus dydžio galaktika. Šio proceso metu labai daug dujų patenka į centrinius galaktikos regionus, kur gali sukelti žvaigždėdaros pliūpsnį ir suaktyvinti juodąją skylę. Kažkuris iš šitų procesų likusioms dujoms suteikia pakankamai energijos ir/arba pakankamai jas įgreitina, kad jos iš galaktikos pabėga ir nebegrįžta. Stebėdami galaktikas vėlyvosiose susiliejimo fazėse, galime nustatyti jose vykstančios žvaigždėdaros stiprumą ir juodosios skylės šviesį ir tada suskaičiuoti, kaip smarkiai yra veikiamos dujos. Būtent tai buvo padaryta naudojantis nauju teleskopu ALMA, kuris stebi dangų milimetrinių bangų ruože, t.y. tarp mikrobangų ir radijo bangų. Šiame ruože puikiai matomos tarpžvaigždinės dulkės, šiek tiek sušildytos žvaigždėdaros metu. Susiformavus žvaigždėms infraraudonoji spinduliuotė, kurią sugeria dujos, nuslopsta, o juodoji skylė infraraudonųjų spindulių skleidžia taip pat santykinai nedaug, taigi ryški spinduliuotė ALMA matomame ruože beveik neabejotinai rodo aktyvią žvaigždėdarą.

Kol kas išanalizuoti duomenys, gauti stebint porą dešimčių galaktikų, kuriose jau seniau buvo aptiktos aktyvios juodosios skylės. Rezultatai yra kiek netikėti – nei vienoje tyrinėtoje galaktikoje neaptikta stiprios žvaigždėdaros. Tai reiškia, kad juodosios skylės poveikis jau išstūmė dujas pakankamai toli, kad sustabdytų naujų žvaigždžių formavimąsi. Aišku, vien šitas stebėjimas neįrodo, kad dujas išstūmė tikrai vien tik juodoji skylė, bet aišku, jog juodoji skylė tikrai galėjo tą padaryti.

Tiesa, straipsnyje minimas būdas, kaip juodoji skylė išvalo dujas – materijos čiurkšlėmis – greičiausiai yra ne visai teisingas (o gal ir visai neteisingas). Šitą klausimą nagrinėju savo darbe, taip pat keletą kartų esu pristatęs bloge ir technologijose. Problema su čiurkšlėmis yra ta, kad jos „pramuša“ skylę galaktikos dujose ir išlekia labai toli į tarpgalaktinę erdvę. Tuo tarpu dujos, nesančios čiurkšlės kelyje, beveik niekaip nėra paveikiamos. Žymiai efektyviau dujas visomis kryptimis gali išstumti nuo akrecinio disko pakraščio paleistas lėtesnis, tačiau sferiškai plintantis, juodosios skylės vėjas. Toks vėjas tarpžvaigždinę medžiagą gali įgreitinti iki šimtų ar net tūkstančio kilometrų per sekundę greičio – gerokai didesnio, nei dideliais mastais net teoriškai įmanoma pasiekti vien žvaigždžių vėjų ar supernovų sprogimų pagalba. Panašūs galaktiniai vėjai, aptikti kvazare Mrk231 ir kitose aktyviose galaktikose, žymiai geriau parodo, jog būtent juodosios skylės, o ne žvaigždės, išstumia dujas iš galaktikų.

Ko mus pamoko šita istorija? Visų pirma to, kad kažko nebuvimas (žvaigždėdaros požymių neradimas) gali suteikti tiek pat, arba net daugiau, informacijos, kiek ir buvimas. Taip pat to, kad stebėjimų duomenų analizė, neteisingai remiantis teorija, gali duoti klaidingus rezultatus. Žinoma, čia galioja ir atvirkščias dalykas – teorija be stebėjimų gali smarkiai nutolti nuo realybės. Bet apie tai – kada nors kitą kartą.

Laiqualasse